Ang Kalainan Tali sa Stage-on-Granite ug Integrated Granite Motion Systems

Ang pagpili sa labing angay nga granite-based linear motion platform alang sa usa ka gihatag nga aplikasyon nagdepende sa daghang mga hinungdan ug mga variable.Mahinungdanon nga ilhon nga ang matag aplikasyon adunay kaugalingon nga talagsaon nga hugpong sa mga kinahanglanon nga kinahanglan sabton ug unahon aron mapadayon ang usa ka epektibo nga solusyon sa mga termino sa usa ka platform sa paglihok.

Ang usa sa labi ka daghan nga mga solusyon naglakip sa pag-mount sa mga discrete positioning nga mga yugto sa usa ka istruktura nga granite.Ang laing komon nga solusyon naghiusa sa mga sangkap nga naglangkob sa mga wasay sa paglihok direkta ngadto sa granite mismo.Ang pagpili tali sa usa ka stage-on-granite ug usa ka integrated-granite motion (IGM) nga plataporma usa sa mga naunang desisyon nga himoon sa proseso sa pagpili.Adunay klaro nga mga kalainan tali sa duha nga mga tipo sa solusyon, ug siyempre ang matag usa adunay kaugalingon nga mga merito - ug mga kweba - nga kinahanglan nga masabtan ug hunahunaon pag-ayo.

Aron mahatagan og mas maayo nga pagsabot niining proseso sa paghimog desisyon, among gisusi ang mga kalainan tali sa duha ka sukaranang linear motion nga mga disenyo sa plataporma - usa ka tradisyonal nga yugto-sa-granite nga solusyon, ug usa ka solusyon sa IGM - gikan sa teknikal ug pinansyal nga mga panglantaw sa porma sa usa ka mekanikal- nagdala sa case study.

Background

Aron masusi ang pagkaparehas ug kalainan tali sa mga sistema sa IGM ug tradisyonal nga mga sistema sa entablado-on-granite, nakamugna kami og duha ka disenyo sa test-case:

• Mechanical bearing, stage-on-granite
• Mechanical bearing, IGM

Sa duha ka mga kaso, ang matag sistema naglangkob sa tulo ka mga axis sa paglihok.Ang Y axis nagtanyag sa 1000 mm nga pagbiyahe ug nahimutang sa base sa granite nga istraktura.Ang X axis, nga nahimutang sa tulay sa asembliya nga adunay 400 mm nga pagbiyahe, nagdala sa bertikal nga Z-axis nga adunay 100 mm nga pagbiyahe.Kini nga kahikayan girepresentar sa pictographically.

Para sa stage-on-granite design, nagpili mi og PRO560LM wide-body stage para sa Y axis tungod sa mas dako nga load-carrying capacity niini, komon sa daghang motion applications gamit kining "Y/XZ split-bridge" arrangement.Alang sa X axis, gipili namo ang PRO280LM, nga sagad gigamit isip tulay nga axis sa daghang aplikasyon.Ang PRO280LM nagtanyag ug praktikal nga balanse tali sa footprint niini ug sa abilidad niini sa pagdala ug Z axis nga adunay payload sa kustomer.

Alang sa mga disenyo sa IGM, hugot namong gisundog ang sukaranang mga konsepto sa disenyo ug mga layout sa mga axes sa ibabaw, nga ang nag-unang kalainan mao nga ang IGM axes kay direkta nga gitukod ngadto sa granite structure, ug busa kulang sa machined-component base nga anaa sa stage-on. - mga disenyo sa granite.

Kasagaran sa duha ka mga kaso sa disenyo mao ang Z axis, nga gipili nga usa ka PRO190SL ball-screw-driven stage.Kini usa ka sikat kaayo nga axis nga gamiton sa bertikal nga oryentasyon sa usa ka tulay tungod sa ubay-ubay nga kapasidad sa kargamento ug medyo compact form factor.

Ang Figure 2 naghulagway sa piho nga stage-on-granite ug IGM nga mga sistema nga gitun-an.

Teknikal nga Pagtandi

Ang mga sistema sa IGM gidisenyo gamit ang lain-laing mga teknik ug mga sangkap nga susama sa makita sa tradisyonal nga stage-on-granite nga mga disenyo.Ingon usa ka sangputanan, adunay daghang mga teknikal nga kabtangan nga parehas sa taliwala sa mga sistema sa IGM ug mga sistema sa entablado-on-granite.Sa kasukwahi, ang pag-integrate sa mga axes sa paglihok direkta ngadto sa granite nga estraktura nagtanyag og ubay-ubay nga nagpalahi nga mga kinaiya nga nagpalahi sa mga sistema sa IGM gikan sa mga sistema sa stage-on-granite.

Form Factor

Tingali ang labing klaro nga pagkaparehas nagsugod sa pundasyon sa makina - ang granite.Bisan kung adunay mga kalainan sa mga bahin ug pagtugot tali sa mga disenyo sa stage-on-granite ug IGM, ang kinatibuk-ang sukod sa base sa granite, risers ug tulay parehas.Kini nag-una tungod kay ang nominal ug limit nga mga pagbiyahe managsama tali sa stage-on-granite ug IGM.

Pagtukod

Ang kakulang sa machined-component axis base sa disenyo sa IGM naghatag ug pipila ka bentaha sa mga solusyon sa stage-on-granite.Sa partikular, ang pagkunhod sa mga sangkap sa structural loop sa IGM makatabang sa pagdugang sa kinatibuk-ang axis stiffness.Gitugotan usab niini ang usa ka mas mubo nga distansya tali sa base sa granite ug sa ibabaw nga bahin sa karwahe.Niini nga partikular nga pagtuon sa kaso, ang disenyo sa IGM nagtanyag og 33% nga ubos nga gitas-on sa work surface (80 mm kumpara sa 120 mm).Dili lamang kini nga gamay nga gitas-on sa pagtrabaho nagtugot alang sa usa ka labi ka compact nga disenyo, apan kini usab nagpamenos sa mga offset sa makina gikan sa motor ug encoder hangtod sa workpoint, nga miresulta sa pagkunhod sa mga sayup sa Abbe ug busa gipauswag ang pasundayag sa pagposisyon sa workpoint.

Mga sangkap sa Axis

Sa pagtan-aw nga mas lawom sa disenyo, ang stage-on-granite ug IGM nga mga solusyon nag-ambit sa pipila ka mga importanteng sangkap, sama sa linear motors ug position encoders.Ang kasagarang pagpili sa force ug magnet track mosangpot sa katumbas nga mga kapabilidad sa force-output.Ingon usab, ang paggamit sa parehas nga mga encoder sa parehas nga mga disenyo naghatag parehas nga maayong resolusyon alang sa feedback sa pagposisyon.Ingon nga resulta, ang linear accuracy ug repeatability performance dili kaayo magkalahi tali sa stage-on-granite ug IGM nga mga solusyon.Ang parehas nga layout sa sangkap, lakip ang pagbulag sa pagdala ug pag-agwanta, nagdala sa parehas nga pasundayag sa mga termino sa mga paglihok sa geometric nga sayup (ie, pinahigda ug bertikal nga pagkatul-id, pitch, roll ug yaw).Sa katapusan, ang duha nga mga elemento nga nagsuporta sa disenyo, lakip ang pagdumala sa kable, mga limitasyon sa elektrisidad ug mga hardstops, sa sukaranan parehas sa function, bisan kung kini mahimo’g magkalainlain sa pisikal nga hitsura.

Mga bearings

Alang niining partikular nga disenyo, usa sa labing talagsaong kalainan mao ang pagpili sa linear guide bearings.Bisan tuod ang recirculating ball bearings gigamit sa stage-on-granite ug IGM nga mga sistema, ang IGM nga sistema nagpaposible sa paglakip sa mas dako, stiffer nga mga bearings ngadto sa disenyo nga walay pagdugang sa axis working height.Tungod kay ang disenyo sa IGM nagsalig sa granite ingon nga base niini, sukwahi sa usa ka bulag nga base sa machined-component, posible nga mabawi ang pipila nga bertikal nga real estate nga kung dili mahurot sa usa ka makina nga base, ug sa tinuud pun-on kini nga wanang sa labi ka dako. bearings samtang gipaubos pa ang kinatibuk-ang gitas-on sa karwahe sa ibabaw sa granite.

Pagkagahi

Ang paggamit sa mas dagkong mga bearings sa disenyo sa IGM adunay dakong epekto sa angular stiffness.Sa kaso sa wide-body lower axis (Y), ang IGM nga solusyon nagtanyag ug labaw sa 40% nga mas dako nga roll stiffness, 30% mas dako nga pitch stiffness ug 20% ​​mas dako nga yaw stiffness kay sa usa ka katumbas nga stage-on-granite nga disenyo.Sa susama, ang IGM's bridge nagtanyag ug upat ka pilo nga pagtaas sa roll stiffness, doble sa pitch stiffness ug labaw pa sa 30% nga mas dako nga yaw stiffness kay sa stage-on-granite counterpart niini.Ang mas taas nga angular stiffness mapuslanon tungod kay kini direkta nga nakatampo sa mas maayo nga dinamikong performance, nga mao ang yawe sa pagpagana sa mas taas nga makina throughput.

Kapasidad sa Pagkarga

Ang mas dako nga mga bearings sa solusyon sa IGM nagtugot alang sa usa ka labi ka taas nga kapasidad sa kargamento kaysa usa ka solusyon sa yugto-sa-granite.Bisan tuod ang PRO560LM base-axis sa stage-on-granite solution adunay load capacity nga 150 kg, ang katugbang nga IGM solution maka-accommodate ug 300 kg payload.Sa susama, ang PRO280LM nga tulay nga axis sa stage-on-granite nagsuporta sa 150 kg, samtang ang axis sa tulay sa solusyon sa IGM mahimong magdala hangtod sa 200 kg.

Paglihok nga Misa

Samtang ang mas dagkong mga bearings sa mekanikal nga dala nga IGM axes nagtanyag sa mas maayo nga angular performance attributes ug mas dako nga load-carrying capacity, sila usab adunay mas dako, mas bug-at nga mga trak.Dugang pa, ang mga karwahe sa IGM gidisenyo sa ingon nga ang pipila ka mga makina nga mga bahin nga gikinahanglan sa usa ka stage-on-granite axis (apan dili gikinahanglan sa usa ka IGM axis) gikuha aron madugangan ang pagkagahi sa bahin ug pasimplehon ang paghimo.Kini nga mga hinungdan nagpasabot nga ang IGM axis adunay mas dako nga paglihok nga masa kaysa usa ka katumbas nga stage-on-granite axis.Ang dili malalis nga downside mao nga ang maximum acceleration sa IGM mas ubos, nga nagtuo nga ang motor force output wala mausab.Bisan pa, sa pipila ka mga sitwasyon, ang usa ka mas dako nga naglihok nga masa mahimong mapuslanon gikan sa panglantaw nga ang mas dako nga inertia makahatag og mas dako nga pagbatok sa mga kasamok, nga mahimong may kalabutan sa dugang nga kalig-on sa posisyon.

Structural Dynamics

Ang mas taas nga katig-a sa pagdala sa sistema sa IGM ug mas estrikto nga karwahe naghatag ug dugang nga mga benepisyo nga makita human sa paggamit sa usa ka finite-element analysis (FEA) software package aron makahimo ug modal analysis.Niini nga pagtuon, among gisusi ang unang resonance sa nagalihok nga karwahe tungod sa epekto niini sa servo bandwidth.Ang PRO560LM nga karwahe nakasugat og resonance sa 400 Hz, samtang ang katugbang nga IGM nga karwahe makasinati sa samang mode sa 430 Hz.Ang Figure 3 naghulagway niini nga resulta.

Ang mas taas nga resonance sa IGM nga solusyon, kung itandi sa tradisyonal nga stage-on-granite, mahimong ikapasangil sa bahin sa mas gahi nga karwahe ug disenyo sa pagdala.Ang mas taas nga resonance sa karwahe nagpaposible nga adunay mas dako nga servo bandwidth ug busa gipaayo ang dinamikong pasundayag.

Operating Environment

Ang axis sealability halos kanunay nga obligado kung adunay mga kontaminante, namugna man pinaagi sa proseso sa user o kung dili anaa sa palibot sa makina.Ang stage-on-granite nga mga solusyon ilabinang angay niini nga mga sitwasyon tungod sa kinaiyanhong sirado nga kinaiya sa axis.Ang PRO-series linear nga mga yugto, pananglitan, adunay gamit nga mga hardcover ug mga side seal nga nanalipod sa internal nga mga sangkap sa entablado gikan sa kontaminasyon sa usa ka makatarunganon nga gidak-on.Kini nga mga yugto mahimo usab nga i-configure gamit ang opsyonal nga mga wiper sa tabletop aron masilhig ang mga tinumpag gikan sa ibabaw nga hardcover samtang ang entablado moagi.Sa laing bahin, ang mga platform sa paglihok sa IGM kay bukas sa kinaiyahan, nga gibutyag ang mga bearings, motor ug encoder.Bisan kung dili usa ka isyu sa mas limpyo nga mga palibot, mahimo kini nga problema kung adunay kontaminasyon.Posible nga sulbaron kini nga isyu pinaagi sa pag-apil sa usa ka espesyal nga estilo sa bellows nga way-cover sa usa ka disenyo sa axis sa IGM aron mahatagan og proteksyon gikan sa mga tinumpag.Apan kung dili ma-implementar sa husto, ang bellows mahimong negatibo nga makaimpluwensya sa paglihok sa axis pinaagi sa paghatag sa mga pwersa sa gawas sa karwahe samtang naglihok kini sa tibuuk nga pagbiyahe niini.

Pagmentinar

Ang serviceability kay usa ka differentiator tali sa stage-on-granite ug IGM motion platforms.Ang mga linear-motor axes ilado kaayo sa ilang kalig-on, apan usahay gikinahanglan ang pagmentinar.Ang pipila ka mga operasyon sa pagmentinar medyo yano ug mahimo nga dili tangtangon o idisassemble ang gikuwestiyon nga axis, apan usahay gikinahanglan ang usa ka mas bug-os nga pagguba.Kung ang platform sa paglihok naglangkob sa mga discrete nga yugto nga gitaod sa granite, ang pagserbisyo usa ka makatarunganon nga tahas.Una, i-dismount ang entablado gikan sa granite, dayon buhata ang gikinahanglan nga buluhaton sa pagmentinar ug i-remount kini.O, ilisan lang kini og bag-ong yugto.

Ang mga solusyon sa IGM usahay mahimong mas mahagiton sa paghimo sa pagmentinar.Bisan kung ang pag-ilis sa usa ka magnet nga track sa linear nga motor yano ra kaayo sa kini nga kaso, ang labi ka komplikado nga pagmentinar ug pag-ayo kanunay nga naglambigit sa hingpit nga pag-disassembling sa daghan o tanan nga mga sangkap nga naglangkob sa axis, nga mas daghang oras nga nag-usik kung ang mga sangkap gi-mount direkta sa granite.Mas lisud usab ang pag-realign sa mga axes nga nakabase sa granite sa usag usa pagkahuman sa pagmentinar - usa ka buluhaton nga labi ka prangka sa mga discrete nga yugto.

Talaan 1. Usa ka summary sa sukaranang teknikal nga mga kalainan tali sa mekanikal nga pagdala sa yugto-on-granite ug mga solusyon sa IGM.

Ekonomikanhong Pagtandi

Samtang ang hingpit nga gasto sa bisan unsang sistema sa paglihok magkalainlain base sa daghang mga hinungdan lakip ang gitas-on sa pagbiyahe, katukma sa axis, kapasidad sa pagkarga ug dinamikong mga kapabilidad, ang mga paryente nga pagtandi sa parehas nga IGM ug mga sistema sa paglihok sa stage-on-granite nga gihimo sa kini nga pagtuon nagsugyot nga ang mga solusyon sa IGM makahimo sa pagtanyag sa medium-to high-precision nga paglihok sa kasarangan nga mubu nga gasto kaysa sa ilang mga stage-on-granite nga mga katugbang.

Ang among pagtuon sa ekonomiya naglangkob sa tulo ka sukaranan nga mga sangkap sa gasto: mga bahin sa makina (lakip ang duha nga gigama nga mga bahin ug gipalit nga mga sangkap), ang granite nga asembliya, ug labor ug overhead.

Mga Bahin sa Makina

Ang usa ka solusyon sa IGM nagtanyag ug hinungdanon nga pagtipig sa usa ka yugto-sa-granite nga solusyon sa mga termino sa mga bahin sa makina.Kini nag-una tungod sa kakulang sa IGM sa makuti nga makina nga mga base sa entablado sa Y ug X axes, nga nagdugang sa pagkakomplikado ug gasto sa mga solusyon sa entablado-on-granite.Dugang pa, ang pagdaginot sa gasto mahimong ikapasangil sa relatibong pagpayano sa ubang makina nga mga piyesa sa solusyon sa IGM, sama sa nagalihok nga mga karwahe, nga mahimong adunay mas simple nga mga bahin ug medyo mas relaks nga mga pagtugot kon gidisenyo alang sa paggamit sa usa ka sistema sa IGM.

Mga Asembliya sa Granite

Bisan kung ang granite base-riser-bridge assemblies sa IGM ug stage-on-granite nga mga sistema daw adunay susama nga porma ug hitsura, ang IGM granite assembly mas mahal.Kini tungod kay ang granite sa solusyon sa IGM nagpuli sa mga makina nga base sa entablado sa entablado-on-granite nga solusyon, nga nagkinahanglan sa granite nga adunay kasagarang mas hugot nga pagtugot sa kritikal nga mga rehiyon, ug bisan ang dugang nga mga bahin, sama sa extruded cuts ug / o sinulid nga puthaw nga pagsal-ot, pananglitan.Bisan pa, sa among pagtuon sa kaso, ang dugang nga pagkakomplikado sa istruktura sa granite labaw pa sa pagbalanse sa pagpayano sa mga bahin sa makina.

Pagtrabaho ug Overhead

Tungod sa daghang pagkaparehas sa pag-assemble ug pagsulay sa IGM ug stage-on-granite nga mga sistema, walay dakong kalainan sa labor ug overhead nga gasto.

Kung ang tanan niini nga mga hinungdan sa gasto gihiusa, ang piho nga mekanikal nga nagdala sa IGM nga solusyon nga gisusi niini nga pagtuon mao ang gibana-bana nga 15% nga dili kaayo gasto kaysa sa mekanikal nga pagdala, yugto-on-granite nga solusyon.

Siyempre, ang mga resulta sa pag-analisa sa ekonomiya nagdepende dili lamang sa mga kinaiya sama sa gitas-on sa pagbiyahe, katukma ug kapasidad sa pagkarga, apan usab sa mga hinungdan sama sa pagpili sa supplier sa granite.Dugang pa, maalamon nga hunahunaon ang mga gasto sa pagpadala ug logistik nga may kalabotan sa pagkuha sa usa ka istruktura nga granite.Labi nga makatabang alang sa dako kaayo nga sistema sa granite, bisan kung tinuod alang sa tanan nga mga gidak-on, ang pagpili sa usa ka kwalipikado nga supplier sa granite nga mas duol sa lokasyon sa katapusan nga sistema sa asembliya makatabang sa pagkunhod sa gasto usab.

Kinahanglan usab nga hinumdoman nga kini nga pagtuki wala magkonsiderar sa mga gasto sa pagkahuman sa pagpatuman.Pananglitan, ibutang nga gikinahanglan ang pag-alagad sa sistema sa paglihok pinaagi sa pag-ayo o pag-ilis sa usa ka axis of motion.Ang usa ka stage-on-granite nga sistema mahimong maserbisyuhan pinaagi lamang sa pagtangtang ug pag-ayo/pag-ilis sa apektadong axis.Tungod sa mas modular nga disenyo sa entablado, mahimo kini nga sayon ​​​​ug paspas, bisan pa sa mas taas nga gasto sa inisyal nga sistema.Bisan kung ang mga sistema sa IGM sa kasagaran makuha sa usa ka mas mubu nga gasto kaysa sa ilang mga katugbang nga stage-on-granite, mahimo silang mas mahagiton sa pag-disassemble ug serbisyo tungod sa hiniusa nga kinaiya sa pagtukod.

Konklusyon

Klaro nga ang matag klase sa disenyo sa motion platform - stage-on-granite ug IGM - makahatag ug lahi nga mga benepisyo.Bisan pa, dili kanunay klaro kung unsa ang labing maayo nga kapilian alang sa usa ka partikular nga aplikasyon sa paglihok.Busa, dako kaayog kapuslanan ang pakigtambayayong sa usa ka eksperyensiyadong motion ug automation systems supplier, sama sa Aerotech, nga nagtanyag ug usa ka klaro nga application-focused, consultative approach sa pag-explore ug paghatag ug bililhong pagsabot sa mga alternatibong solusyon sa mahagitong motion control ug automation applications.Ang pagsabut dili lamang sa kalainan tali niining duha ka lahi sa mga solusyon sa automation, apan usab ang sukaranan nga mga aspeto sa mga problema nga kinahanglan nilang sulbaron, mao ang nagpahiping yawe sa kalampusan sa pagpili sa usa ka sistema sa paglihok nga nagtubag sa mga teknikal ug pinansyal nga katuyoan sa proyekto.

Gikan sa AEROTECH.